曾经在半导体产业链中并不起眼的封装基板,如今正成为AI浪潮下的热门争夺对象。

随着AI芯片需求持续攀升,先进封装产能不断扩张,基板供应趋紧,交期与产能问题逐渐受到产业链关注。Counterpoint Research在2026年3月发布的报告预计,受AI需求和高端产品复杂度上升的影响,ABF载板行业供需缺口可能达到约20%,而新增产能要到2027年才会陆续释放。

变化不只来自需求增长,GPU、ASIC与HBM被集成到同一封装中,芯片之间需要更高密度的互连,封装内部的供电、信号传输和散热设计也变得更加复杂。传统有机基板面临尺寸、平整度和精细线路方面的挑战,玻璃芯基板因此受到关注。

不过,玻璃并非唯一的答案,硅中介层、硅桥、RDL都分别对应不同的封装架构和性能需求。台积电、英特尔、三星电机、日月光等企业也在沿着不同路线推进技术布局。

这意味着,基板领域的竞争已不再局限于ABF与玻璃之间的材料替代,而是延伸至封装架构、设计工具、制造工艺和检测能力。

基板材料,不止一种选择

要看清这场竞争,先得回到基板本身。封装基板连接芯片与PCB主板,同时承担信号传输、供电和机械支撑等功能。随着GPU、ASIC与HBM集成度提升,封装面积不断扩大,芯片之间的互连也更加密集,对基板的线路精度、尺寸稳定性和翘曲控制提出了更高要求。

目前,有机基板仍是高端封装的重要基础。以ABF为代表的积层绝缘材料,能够支持多层精细线路构建,广泛应用于高性能CPU、GPU等封装基板。但在大尺寸、高密度封装中,传统有机芯材在平整度和尺寸稳定性方面面临更大压力,玻璃芯基板成为重要探索方向。

玻璃具有较好的平整度、刚性和尺寸稳定性,有望支持更大尺寸封装及更精细的线路设计。市场对这条路线抱有很大期待,在SEMI与Global Net Corp.在2026年发布的行业报告预测中表示,玻璃芯基板市场在2028年至2040年的复合年增长率可能达到67.2%。

但玻璃在封装中的应用也同样需要区分,玻璃芯基板以玻璃替代传统有机基板中的芯材;玻璃中介层以玻璃承担芯片之间的高密度互连;玻璃载板则主要用于制造过程中的临时承载。

除了材料变化,封装内部的互连结构也在调整。硅中介层可以承载高密度互连,台积电的CoWoS-S采用的就是这种方案。而英特尔EMIB采用硅桥,只需要在关键互连区域嵌入小块硅片。除此之外,RDL通过重布线金属线路打通芯片之间的连接,也可以与有机基板等结构结合。

由此可见,有机基板、硅中介层、硅桥、RDL和玻璃方案并不是简单的替代关系,而是根据封装尺寸、互连密度、成本和制造成熟度形成不同的组合。基板技术竞争的重心,正在从材料选择转向封装架构的整体优化。

基板产业链,正在集体转向

基板技术路线的多元化,已经体现在主要封装企业的布局中。一方面,传统基板厂商仍在扩大高端有机基板产能;另一方面,晶圆制造和封装企业正在调整互连架构,材料供应商也开始推进玻璃芯基板的研发与产业化。

Ibiden:高端有机基板继续扩产

玻璃芯基板受到关注,并不意味着传统有机基板的竞争已经结束。随着AI服务器和高性能芯片需求增长,现有高端基板产能仍然紧张,扩大成熟产品的供应能力依然是头部厂商的重要任务。

日本基板厂商Ibiden就是一个代表,2026年2月Ibiden宣布,计划在2026至2028财年间向电子业务投资约5000亿日元,重点扩大面向AI服务器和高性能服务器的高性能IC封装基板产能。其中,首期计划向岐阜县河间事业场投入约2200亿日元,相关设备预计从2027财年起陆续投运并启动量产。

这项投资释放出一个信号:即使玻璃芯基板被视为下一代封装的重要方向,现阶段AI芯片对高端基板的需求,仍需要依靠成熟的有机基板产能来满足。对Ibiden这样的传统供应商而言,扩大产能、提升高多层和大尺寸基板的制造能力,仍是抓住AI服务器市场增长的现实路径。

三星电机:从有机基板向玻璃芯延伸

与Ibiden继续扩大成熟基板产能不同,三星电机正在将现有基板制造能力延伸至下一代材料。作为高端FC-BGA基板供应商,三星电机已经积累了大尺寸、高多层和高密度线路基板的制造经验。对三星电机而言,玻璃芯基板既是应对下一代封装需求的技术储备,也是将现有基板制造能力向更高端产品延伸的机会。

不过,从有机基板转向玻璃芯基板,还需要补足玻璃加工等工艺能力。为此,公司选择引入住友化学的技术资源。2026年7月,住友化学披露,其韩国子公司Dongwoo Fine-Chem已与三星电机签署合资协议,计划成立玻璃芯基板业务公司。

随后,在2026年9月的KPCA展会上,三星电机展示了玻璃基板技术,介绍其在玻璃上形成微细连接通道、进行金属填充以及精密表面处理等工艺。同时,公司还展出了面向AI加速器的2.5D和2.1D封装基板,展示其在大尺寸、高多层和高密度互连方面的技术进展。

台积电:围绕CoWoS扩展互连设计

基板的形态和性能要求,很大程度上取决于芯片之间采用怎样的互连架构。随着GPU、ASIC与HBM集成度提升,单纯依靠传统封装基板已难以满足部分高密度互连需求,硅中介层、RDL和局部硅互连由此成为不同的技术选择。台积电的CoWoS系列,正是这种变化的代表。

根据公司官方资料,CoWoS-S采用硅中介层,最大支持约3.3倍光罩尺寸、约2700平方毫米的中介层面积;CoWoS-R采用RDL中介层;CoWoS-L则结合RDL中介层与嵌入式局部硅互连(LSI)。

这几种方案体现了台积电对互连结构的不同选择,它们虽然不是封装基板材料本身的变化,却直接影响中介层与封装基板之间的连接方式,也使基板需要适配不同的封装尺寸、互连密度和制造要求。

英特尔:以EMIB为基础探索玻璃基板

英特尔将重心放在硅桥路线,EMIB是它长期推进的核心方案。这项技术把硅桥嵌入封装基板内部,给相邻芯片提供高密度互连,不需要在整片封装区域铺满硅中介层。这种设计可以减少对大面积硅中介层的依赖,降低硅材料使用量,并为不同芯片组合提供更灵活的互连方式。

在此基础上,英特尔正在探索EMIB与玻璃基板结合。2026年初,英特尔展示了基于EMIB的玻璃基板封装样品,体现出将硅桥互连结构与玻璃材料结合的技术方向。同年7月,英特尔公布与精密玻璃加工企业Lens Technology的合作计划,双方将依托英特尔的先进封装技术与合作伙伴的玻璃加工能力,探索面向AI和数据中心应用的玻璃基板封装方案。

对英特尔而言,这一布局并不是简单地用玻璃替代现有基板,而是尝试将玻璃材料的尺寸稳定性与EMIB的局部高密度互连结合起来,为更大尺寸封装提供新的选择。

日月光:以RDL和硅桥拓展互连结构

基板与芯片之间的连接方式,也在封测环节发生变化。作为封装测试企业,日月光并不以传统IC封装基板制造为主要业务,而是通过扇出封装和RDL重新组织芯片之间的互连,再与BGA基板结合,形成FOCoS方案。

日月光选择以自身擅长的扇出封装技术为基础,通过RDL实现芯片之间的连接,再将整个扇出封装倒装安装在高引脚数BGA基板上。围绕不同芯片组合和互连需求,公司进一步发展出FOCoS-CF、FOCoS-CL和FOCoS-Bridge等方案。

对基板产业而言,FOCoS的意义在于,封装厂商正在通过RDL和硅桥重新分配高密度互连的功能,进而改变封装基板所承担的连接任务和性能要求。这也说明,基板相关技术的竞争并不只发生在基板制造环节,封装企业同样在参与互连结构的重新设计。

日本企业:围绕TGV和下一代基板推进

在玻璃芯基板这条主线上,日本材料和印刷企业的投入同样积极。

DNP于2025年12月宣布,将在埼玉县久喜工厂分阶段启用TGV玻璃芯基板试产线,并计划从2026年初开始提供样品。其公布的样品尺寸为510×515毫米,包含铜填充型和孔壁覆铜型两种结构,公司计划在2028年建立量产所需的生产体系。

同为印刷巨头,TOPPAN的布局覆盖更宽,同时涉及玻璃芯基板、玻璃中介层和有机RDL方案。其官方资料显示,公司已开发带有TGV和不同深度腔体的玻璃基板,并探索与FC-BGA基板结合的下一代封装结构。

从这些企业的布局可以看到,基板产业正在出现不同层次的变化,基板已经不再是单一制造环节的竞争,而是从封装设计延伸至材料开发和制造工艺的系统性竞争。

基板互连,竞争延伸至设计端

封装架构越复杂,设计阶段需要处理的问题也越多。GPU、ASIC与HBM集成后,芯片布局、互连路径、供电和热分布相互影响。不同基板方案在材料特性、线路结构和制造约束上存在差异,设计人员需要提前评估信号完整性、电源完整性、热分布及机械应力。

因此,基板已从封装设计完成后的配套环节,前移到芯片、封装和系统的协同设计之中。Cadence、Synopsys和Siemens EDA等企业,正通过设计规划、自动布线、互连分析和仿真工具支持不同封装架构。

三家EDA厂商的切入角度各有不同。Cadence通过Allegro X APD支持多芯片封装和基板互连设计,适配有机基板、RDL重布线等多种物理结构;Sigrity、Clarity等工具则用于信号完整性、电源完整性和三维电磁分析,帮助工程师评估不同封装结构及互连材料对信号传输和供电性能的影响。

Synopsys则更侧重系统级整合,通过3DIC Compiler整合多芯片系统规划、封装设计和验证,支持2.5D、3D封装中的芯片划分、布局规划和高速互连布线,能够处理硅中介层、硅桥混合架构的复杂拓扑。该平台还整合Synopsys多物理场分析能力,可结合相关工具开展信号完整性、电源完整性、热分析和机械应力分析。

Siemens EDA的Xpedition系列覆盖多芯片系统规划、封装基板物理设计和验证,并支持硅、玻璃及有机中介层等不同结构。其中,Xpedition Substrate Integrator主要负责多芯片、基板和中介层的系统级规划与数据整合,Xpedition Package Designer负责封装物理设计,Calibre 3DSTACK用于系统级连接验证。

随着封装内部芯片数量和互连密度提升,设计工具的作用已不只是完成线路连接,还需要帮助客户在制造前验证不同架构的性能与可制造性。对于玻璃芯基板、硅桥和大尺寸RDL结构而言,设计工具还需要适配新的材料参数、线路规则和工艺约束。

材料之外,设备与检测同样关键

各类基板互连方案最终能否落地,还取决于材料性能、加工精度和制造稳定性。硅中介层、硅桥、RDL等互连架构各有制造难点,但玻璃芯基板作为新兴路线,材料属性与成熟的有机基板差异巨大,无法直接沿用有机基板整套产线,在加工设备、检测对象、缺陷类型上都形成明显分野。

玻璃芯基板需要先形成TGV,再通过金属化和铜填充实现上下层电气连接。玻璃具有较好的平整度、刚性和尺寸稳定性,但脆性也增加了加工难度。TGV加工需要控制孔径、孔壁质量和微裂纹,后续金属化、线路构建和切割也需要更严格的工艺控制。

在设备环节,LPKF是较受关注的玻璃加工设备供应商。其LIDE(激光诱导深度蚀刻)技术先通过激光对玻璃进行局部改质,再结合选择性湿法蚀刻形成TGV等结构,并非简单地用激光直接烧出通孔。LPKF称,其NEXAR LIDE设备可处理最大515×510毫米的玻璃面板,最小特征尺寸可达到5微米。

玻璃切割同样是重要环节。加工过程中产生的崩边和微裂纹可能影响基板可靠性,因此切割设备需要兼顾精度与边缘损伤控制。检测设备会关系到产品能否稳定量产,若缺陷无法及时发现,可能影响整个封装的可靠性。

针对这些风险,Onto Innovation、KLA都已经推出面向玻璃先进封装的检测量测平台,同时兼容有机基板与玻璃基板检测场景。

Onto Innovation在2026年4月披露的方案,覆盖从TGV制备到积层RDL的全流程在线监控,支持最高650×650毫米面板检测,可识别通孔缺陷、微裂纹、RDL图形异常、凸点高度以及面板翘曲等项目。

KLA推出的Lumina检测与量测系统面向先进IC基板制造,覆盖玻璃芯基板和面板级中介层,可用于缺陷检测与制造过程量测。

这些方案将质量控制从最终检测前移至制造过程,有助于及时发现不同工序中的缺陷。对于玻璃基板而言,建立贯穿制造流程的检测体系,是提升产品一致性和量产稳定性的关键。因此,玻璃基板带来的机会并不只属于基板制造商。玻璃加工、激光设备、湿法蚀刻、RDL图形化、切割、检测等环节,都可能随着产业化推进获得新的市场空间。

结语

随着芯片尺寸、互连密度和封装形态持续演进,基板厂商、材料供应商、设备企业与封装厂之间的协作将更加紧密,客户验证和供应链配套也会成为技术落地的重要门槛。

站在产业链的视角来看,未来的基板竞争,不会简单地由某一种材料取代另一种材料,而是由封装架构、设计工具、材料、设备和制造能力共同决定。谁能够将技术优势转化为稳定量产,谁才有机会在下一轮先进封装竞争中占据优势。

本文来自微信公众号“半导体行业观察”(ID:icbank),作者:夏雪,36氪经授权发布。